同名笔记《你必须知道的.net》(一)

博文带着3个疑问学习：（整理的有错误，请大家帮我改正）

问题1：CLR管理内存的三块区域是什么？

问题2：哪些操作会 创建对象和分配内存？

问题3：内存的分配机制？

1.CLR管理内存的三块区域
注：内存——堆栈   堆（托管堆）

线程的堆栈：用于分配值类型的实例-有操作系统管理分配释放内存。
GC堆（托管堆）：用于分配引用类型的实例对象内存小于8500 byte的。当有内存分配时，垃圾回收器"可能"会对GC堆进行压缩。
LOH堆（Large Object Heap）：用于分配引用类型的大对象实例（大于8500byte）,不会被垃圾回收器压缩，而且只在GC堆完全被回收时回收。

2.哪些操作会 创建对象和分配内存？
IL指令：
newobj:引用类型对象创建
ldstr:string类型对象创建
newarr:数组对象创建
box:值类型转换引用类型，值类型字段拷贝到托管堆上发生 内存分配

3.内存的分配机制
3.1 堆栈的内存分配机制
对于值类型：当作为类的值类型成员时，这个时候值类型将被分配在托管堆（堆）上。如：

class Car
{
int carYear;
string carName;
}

即：Car oneCar=new Car();  这个Car类的引用变量将被分配在线程堆栈上，而这个对象的成员，如：carYear,carName将被分配在堆上。
注意：堆栈-stack  堆-heap

对于堆栈的变量来说，是由操作系统来分配和释放内存的，操作系统维护着一个堆栈指针来指向一个自由空间（未被分配的内存的开始位）。堆栈的分配是从高位——>低位，而释放是从低位——>高位，如：

static void Main()
{
int i=1;
char a='A';

}

分析：
分配
第一步：C#程序从Main函数开始，每个线程堆栈都有一个初始化地址，比如这个程序的初始化地址是100；
第二步：int类型占有4字节，那么开始堆栈指针是在100这个位置，然后分配4字节给值为1的Int类型（100-97）保存，然后堆栈指针指向96.
第三步：char类型占有2字节，那么堆栈指针由96指向94。
第三步：当运行到右括号的时候，将会释放内存
释放
第四步：释放的步骤是分配的反方向，堆栈指针逐步向上移动。

注：上面的方式更可以说是“局部变量的分配机制”，因为这些值类型变量随着方法的结束而结束，效率高，但是内存容量小。
    
3.2 堆（托管堆）的内存分配机制
对于引用类型：引用类型的变量的内存是分配在堆栈上的，而引用类型的对象实例的内存是分配在托管堆上的。
对于托管堆里有2个重要的区域：GC堆和加载堆（Loader Heap）

GC堆存储对象实例字段，由GC管理。
Loader堆有High-Frequency Heap、Low-Frequency Heap、Stub Heap,存储的是元数据相关的信息，比如：Type对象，即方法表。方法表创建于编译时，主要包含了类型的特征信息、实现的接口数目、方法表的slot数目等。 Loader堆不受GC控制，生命周期是从创建到AppDomain卸载。

如下代码：
 

class Program
    {
static void Main(string[] args)
        {
            VIPUser vipuser;
            vipuser = new VIPUser();
            vipuser.isVip = true;
            Console.WriteLine(vipuser.IsVip());
        }
    }

public class UserInfo
    {
private Int32 age = -1;
private char level = 'a';

    }
public class User
    {
private Int32 id;
private UserInfo user;
    }
public class VIPUser : User
    {
public bool isVip;
public bool IsVip()
        {
return isVip;
        }
    }

分析：
第一步：Main函数开始，声明一个VIPUser类型变量，这只是一个引用,或者说是一个指针，它是存储在堆栈上的，占有4个字节。这个时候，没有指向对象，初始化为NULL。
第二步：new对象，这个过程很复杂，因为IL代码为newobj，这个过程会一直向上查找其所有父类，直到Object类型，并且这个过程会计算类型和所有继承关系类型的字段，并且返回一个总的占有字节数。
开始计算如下：
VIPUser类的bool类型 （1字节）+User类的[Int32类型（4字节）+UserInfo类型的user的引用（4字节）]+UserInfo类的[Int32类型的（4字节）+char类型的（2字节）]=1+8+6=15字节。

注意：在32位系统下，TypeHandle和SyncBlockIndex附加成员也会占有8字节。即：一共是23字节，但是托管堆上一般是按4字节的倍数分配的，所以会分配24字节的内存。

注意：NextObjPtr是一个神奇的指针，他在托管堆中，标识下一个新建对象在托管中的位置，并且会返回对象实例的内存地址给 堆栈中的引用变量。
第三步：分配内存
对于堆栈是 先进后出，向低位扩展 ，分配内存是由上-下，释放内存是由下-上。
对于堆是 先进先出，向高位扩展。分配内存是由下-上,由GC回收器回收内存。

对于引用类型，父类在前子类在后，当发现内存不足时，会启动GC回收器，回收垃圾对象占用的内存。
第四步：调用构造函数，进行初始化，完成创建对象过程
如下:
.构造VIPUser类型的Type对象，主要包括静态字段、方法表、实现的接口等，并将其分配在上文提到托管堆的Loader Heap上。
.初始化vipuser的两个附加成员：TypeHandle和SyncBlockIndex。将TypeHandle指针指向Loader Heap上的MethodTable，CLR将根据TypeHandle来定位具体的Type；将SyncBlockIndex指针指向Synchronization Block的内存块，用于在多线程环境下对实例对象的同步操作。
.调用VIPUser的构造器，进行实例字段的初始化。实例初始化时，会首先向上递归执行父类初始化，直到完成System.Object类型的初始化，然后再返回执行子类的初始化，直到执行VIPUser类为止。以本例而言，初始化过程为首先执行System.Object类，再执行User类，最后才是VIPUser类。最终，newobj分配的托管堆的内存地址，被传递给VIPUser的this参数，并将其引用传给栈上声明的vipuser。

转载于:https://www.cnblogs.com/IAmBetter/archive/2012/02/06/2340269.html

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